Entre las áreas prioritarias para el uso de recursos vegetales se encuentra el problema de introducir en el cultivo nuevas especies y ecotipos de plantas. Y aunque los procesos de selección natural y artificial están interconectados, esta última tiene varias características. Se sabe, por ejemplo, que en la flora natural el índice de rendimiento no desempeña un papel fundamental en la selección. Mientras tanto, en las poblaciones naturales existe una variabilidad genotípica para este rasgo, cuya importancia para las plantas cultivadas es obvia. Así, según Primack, al estudiar poblaciones de 15 especies de Plantago anuales y perennes, las especies anuales mostraron tasas más altas de “esfuerzo reproductivo” (número de cápsulas y semillas, masa de semillas por unidad de área foliar) en comparación con las perennes. Además, en las especies anuales de primavera resultaron ser mayores que en las de verano. Hay razones para creer que muchas de las especies y ecotipos seleccionados por los humanos tenían altas tasas de “esfuerzo reproductivo”, y el nivel de variabilidad genotípica de este rasgo tuvo una influencia decisiva en la efectividad de la selección dirigida.
En la mayoría de los casos, la altísima plasticidad ecológica de las especies vegetales se combina con su bajísima productividad. Así, muchas especies silvestres tienen una estrategia para adaptarse a condiciones desfavorables. ambiente externo se basa en la baja velocidad de los procesos de crecimiento. No es casualidad, señala Stuart, que incluso cuando las especies de plantas silvestres consumen un exceso de nutrientes, su tasa de crecimiento permanece sin cambios. Entre la enorme variedad de especies de plantas, también hay aquellas cuyo ritmo de crecimiento casi no se ve afectado por ciertos factores ambientales. Los ejemplos incluyen algunos tipos de vegetación de tundra, cuya tasa de crecimiento no depende de la temperatura; Plantago coronopus responde sólo ligeramente al contenido de nutrientes del suelo; la tasa de crecimiento de Carex limosa no se ve afectada por cambios en la concentración de K+ en un rango de 100 veces, etc. Obviamente, la gente prefería aquellas especies de plantas que tenían una respuesta de crecimiento positiva a la optimización de las condiciones ambientales (arado, alta fertilidad del suelo, riego, etc.) d.). El papel principal lo desempeñaron no sólo las características de la adaptación ontogenética de las especies silvestres, sino también el potencial de su variabilidad genotípica.
Merece especial atención la naturaleza antes mencionada de la relación entre la alta plasticidad ecológica de las plantas y su baja productividad. Es posible que fue precisamente esta característica de las capacidades adaptativas de las plantas la que sirvió de base para plantear la pregunta: “¿adaptación o rendimiento máximo?”, que es legítima, sin embargo, sólo para la adaptación ontogenética, ya que sin darse cuenta del potencial de adaptación filogenética, es decir espectro de variabilidad genotípica, un aumento en la productividad de las plantas es impensable. Además, esta oposición sólo tiene sentido en relación con la adaptación general y amplia de las plantas, mientras que las adaptaciones específicas y estrechas son una condición indispensable para aumentar la productividad de la mayoría de las especies de plantas cultivadas.
El alto grado de integración genética y morfofisiológica de la estabilidad ecológica general de cada especie vegetal en la mayoría de los casos anula los intentos de los obtentores mediante la hibridación (incluida la interespecífica) de lograr la estabilidad ecológica de variedades características de otras especies. La tarea de combinar un alto potencial de productividad y sostenibilidad ambiental en una variedad (e incluso en un híbrido) no es menos difícil. Las variedades con alto potencial de productividad y baja sostenibilidad ambiental proporcionan altos rendimientos sólo en condiciones ambientales favorables, mientras que los reducen drásticamente en condiciones estresantes. Por lo tanto, en la práctica de mejoramiento, especialmente cuando se utilizan especies silvestres como donantes, se utilizan métodos de recombinación inducida, reduciendo el efecto eliminador de los "tamices de mejoramiento" debido a la selección gamética y cigótica y utilizando las capacidades de la red de mejoramiento ecológico y geográfico y pruebas de variedades. de suma importancia. Se otorga un papel importante a los métodos para crear híbridos F1, variedades mixtas, sintéticas y multilínea.
En general, existen puntos de vista muy diferentes sobre las posibilidades de combinar en un solo genotipo una alta productividad potencial y sostenibilidad ambiental. Así, según Adamer, aumentar el valor de algunos componentes del rendimiento mediante la selección suele reducir el valor de otros. Y, sin embargo, las dificultades de generar una combinación de productividad potencial y sostenibilidad ambiental, incluso a nivel interespecífico, no deben exagerarse, y mucho menos absolutizarse. Como saben, la posibilidad de solucionar este problema quedó demostrada en los trabajos de I.V. Michurina, L. Burbank, N.V. Tsitsin y otros investigadores. Los datos sobre la segregación independiente de rasgos que determinan la productividad potencial y la estabilidad ambiental de las plantas, conocidos desde los años 30, están respaldados actualmente por un número suficiente de datos sobre una cierta independencia fisiológica, bioquímica y genética de los principales componentes del potencial de adaptación ontogenética. de las plantas. Muchas características que caracterizan la resistencia de las plantas al estrés hídrico (sistema de raíces fuertes, capa cerosa, orientación espacial de las hojas, su pubescencia, etc.), por regla general, no se correlacionan negativamente con la productividad potencial y biológica o sus componentes. Además, por ejemplo, la gran ramificación del sistema radicular y la profundidad de su penetración proporcionan no sólo una alta (y activa) resistencia de las plantas a la sequía, sino también la posibilidad de un mejor uso de los nutrientes minerales, lo que determina un mayor potencial y productividad biológica de las especies cultivadas. Un ejemplo típico a este respecto es la alfalfa.
El hecho de que la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental estén controladas por diferentes conjuntos de genes indica la posibilidad real de combinarlos en una variedad o híbrido. Coyne proporciona información sobre los componentes del rendimiento de frijol (número de frijoles por planta, número de semillas por frijol y peso promedio de las semillas), que tienen casi el mismo efecto en el rendimiento general de semillas y están controlados por diferentes sistemas genéticos. Por lo tanto, lo más efectivo para este cultivo no fue la selección individual, sino masiva para obtener rendimiento en generaciones posteriores.
La combinación de alto potencial de productividad y sostenibilidad ambiental en una variedad o híbrido F1 requiere el uso no solo de métodos de selección especiales (hibridación interespecífica, inducción de recombinación, etc.), sino también la selección de fondos especiales para evaluar el rendimiento productivo de la variedad inicial. formas y líneas prometedoras. Según Johnson y Frey, Vela-Cárdenas y Frey, Allen et al., las variaciones ambientales y genéticas en la productividad de las plantas son mayores en condiciones ambientales favorables para su crecimiento. Además, si en un entorno óptimo la heredabilidad del rendimiento y sus componentes (y la ventaja de las selecciones correspondientes) es alta, en condiciones desfavorables es extremadamente baja y la eficacia de la selección disminuye drásticamente. Por lo tanto, la selección para altos rendimientos productivos, siempre que incl. y debido a una mayor sostenibilidad ambiental, es mejor realizarlo en un entorno de apoyo que en uno estresante. En términos prácticos, esto significa que es aconsejable evaluar la estabilidad ambiental de variedades e híbridos en condiciones de estrés apropiadas sólo después de que ya se haya demostrado su alto potencial de rendimiento en condiciones ambientales favorables.
Un enfoque eficaz para mejorar, por ejemplo, la resistencia de las plantas a la sequía es el uso combinado de entornos óptimos y con estrés hídrico. Este enfoque se basa en el supuesto de que la productividad potencial y la tolerancia a la sequía están controladas por diferentes sistemas genéticos y, por lo tanto, pueden seleccionarse de forma independiente mediante mejoramiento. En este sentido, el autor considera aconsejable realizar la selección por resistencia a la sequía en un ambiente de estrés apropiado y la selección por alta productividad potencial, en condiciones de óptima disponibilidad de agua. Un ejemplo de herencia independiente de resistencia al estrés hídrico es la capa cuticular, cuyo mayor espesor proporciona una mejor resistencia de las plantas a la sequía y no se correlaciona negativamente con el rendimiento o sus componentes. Al alternar la selección en condiciones de estrés hídrico (para una mejor manifestación de un rasgo de resistencia particular) y disponibilidad óptima de agua (para la máxima manifestación del rendimiento potencial o sus componentes), es posible combinar una alta productividad potencial y resistencia en una variedad. Una posibilidad similar se ve confirmada por nuestra información anterior de que las diferencias entre especies y variedades en su capacidad para absorber, acumular y utilizar elementos de nutrición mineral, así como la resistencia edáfica, están determinadas por diferentes complejos genéticos. Por ejemplo, se han demostrado diferencias significativas entre variedades de tomate, frijol, maíz y otros cultivos en cuanto a la eficiencia del uso de N, P y K; se han creado variedades de alto rendimiento de trigo, sorgo y arroz que son resistentes a los ácidos. y suelos poco productivos.
Lu, Chiu, Tsai et al., Oka, mediante selección secuencial para alta productividad en la descendencia de híbridos de soja cultivados en diferentes fechas de siembra (selección estacional disruptiva), obtuvieron variedades euripotentes, es decir. capaz de proporcionar altos rendimientos en una amplia gama de cambios en las condiciones ambientales. Así, se demostró la relación entre la adaptabilidad de las plantas a la variabilidad estacional y regional en las condiciones ambientales y la efectividad del método de selección estacional disruptiva para aumentar la adaptabilidad general de las variedades de soja. Debido a que la soja, en comparación con otros cultivos, es más sensible a los cambios en la duración del día y la temperatura, cuando se cultivan diferentes variedades en diferentes zonas ambientales y/o en diferentes años, es necesario tener en cuenta interacciones significativas en el genotipo. -sistema ambiental, enmascarando la variabilidad genotípica. Para aumentar la sostenibilidad medioambiental del trigo, Borlaug aprovechó ampliamente las posibilidades de una mayor diferenciación ecológica del material seleccionado mediante diferentes fechas de siembra y su cultivo a diferentes altitudes sobre el nivel del mar.
Finlay y Wilkinson descubrieron genotipos de cebada que proporcionan alta tolerancia en una amplia gama de ambientes ambientales, y variedades intensivas de arroz adaptadas a altas dosis de fertilizante y espesamiento que mantienen la tolerancia a condiciones climáticas variables al nivel de las variedades locales. Se demostró que algunas variedades de alto rendimiento seleccionadas en condiciones ambientales óptimas conservaban una ventaja en condiciones ambientales menos favorables, y la cantidad de rendimiento era diferentes ambientes y su estabilidad resultan ser en gran medida independientes entre sí.
En los cultivos forrajeros de polinización cruzada, a diferencia del trigo y el arroz autopolinizados, Suzuki no pudo encontrar una combinación de alta productividad potencial y resistencia a los factores estresantes ambientales en una variedad, y las variedades altamente productivas de cultivos forrajeros, por regla general, mostraron un fuerte respuesta a las condiciones ambientales cambiantes. El autor explica esta característica por el hecho de que la adaptabilidad de los cultivos de polinización cruzada está determinada no solo por la aptitud de las plantas individuales (homeostasis desarrollo individual), sino también por la heterogeneidad de la composición genética de la población (homeostasis genética u poblacional). Además, la homeostasis genética aparentemente tiene un impacto más significativo en la adaptación ontogenética, lo que contribuye a una mejor adaptabilidad de las plantas de polinización cruzada a ambientes naturales que las de autopolinización. En este sentido, en nuestra opinión, la posibilidad de más uso efectivo homeostasis genética para aumentar la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental de los cultivos de polinización cruzada y autopolinización mediante la creación de especies mixtas y cultivos varietales, así como variedades sintéticas y multilínea.
Los híbridos de F. desempeñan un papel particularmente importante en el aumento de la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental de las plantas cultivadas. No sólo se observó su alta productividad potencial, sino también una mayor estabilidad, así como una mayor homeostasis ecológica en comparación con las líneas parentales. Y aunque Griffing y Zsiros creen con razón que el estrés ambiental suele minimizar los efectos heteróticos, a menudo hay casos de mayor resistencia de los híbridos F a los factores de estrés ambiental. Se ha demostrado, por ejemplo, que la homeostasis del desarrollo individual de los híbridos de maíz se debe a su heterocigosidad, y una parte importante del efecto heterótico de los híbridos de maíz, trigo, cebada, Phalaris tuberosa x P. arundinacea y otros cultivos se debe a asociado con su mayor resistencia al estrés térmico. Según Langridge, esto último se debe a la mayor estabilidad de las proteínas híbridas F. Recordemos que en complejo general La estabilidad ecológica de las plantas superiores, la tolerancia a temperaturas extremas es la propiedad más deficiente. Además de la resistencia a los factores de temperatura, los híbridos F1 se caracterizan por una mayor adaptabilidad general. Según Quinby, los híbridos de sorgo "fuertes", adaptados a las condiciones de diferentes latitudes y diferentes altitudes sobre el nivel del mar, al mismo tiempo exhiben una adaptación específica, incl. según el tiempo de maduración.
Por tanto, la base de las ventajas de los híbridos F1 es el efecto heterótico positivo no de los componentes individuales, sino de todo el sistema de adaptación ontogenética. Como resultado, la variabilidad fenotípica en los heterocigotos suele ser menos pronunciada que en las líneas endogámicas. Estos últimos son más susceptibles a los cambios bajo la influencia de condiciones externas, fisiológicamente menos capaces de compensar la influencia de factores desfavorables. ambiente, mientras que los heterocigotos en esta situación tienen una gama más amplia de reacciones protectoras y compensatorias, una mayor plasticidad morfogenética y una homeostasis del desarrollo más eficaz.
Tenga en cuenta que el uso generalizado de híbridos F1 se debe no solo al fenómeno de la "verdadera heterosis", sino también a la posibilidad de combinar rápidamente los rasgos económicamente valiosos más importantes, incluidos aquellos entre los cuales existen correlaciones genotípicas y ambientales negativas y cuáles son Generalmente no es posible combinarlos durante la selección varietal. Es importante combinar un alto potencial de productividad y sostenibilidad ambiental. Además, mediante la creación de híbridos F1, es posible superar las dificultades asociadas con el uso de genes dominantes valiosos vinculados a genes recesivos desfavorables (por ejemplo, Tm-2 y nv en tomate), y a más poco tiempo proporcionar una combinación de valiosos genes dominantes, incl. controlar la resistencia a nuevas razas de patógenos.
La heterogeneidad de los cultivos juega un papel importante en la determinación de la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental. Los datos de la literatura sobre este tema son muy contradictorios. Así, en los experimentos de Schnell y Becker, la heterogeneidad de los cultivos de maíz tuvo el mismo efecto sobre la estabilidad del rendimiento que la heterocigosidad, aunque su combinación proporcionó sólo una ligera ventaja en comparación con el efecto de la heterocigosidad. Sin embargo, junto con la superioridad de la mezcla de genotipos señalada por muchos investigadores, incl. heterocigotos sobre cultivos homogéneos, en varios estudios no se registraron tales ventajas.
Teniendo en cuenta las dificultades prácticas de los cambios genéticos en el idiotipo de las plantas, los indicadores de la sostenibilidad ambiental determinada evolutivamente de las especies cultivadas deben considerarse como un factor fundamental para determinar la estructura de especies de la producción de cultivos en zonas climáticas y de suelos desfavorables y las prioridades de los cultivos. en trabajos de mejoramiento. A este respecto Atención especial Se debe prestar atención a aumentar el rendimiento productivo de especies vegetales como sorgo, mijo, colza, centeno, etc., que tienen una alta resistencia constitutiva a la falta de humedad y/o calor, lo que en muchos casos limita el tamaño y la calidad de la cosecha. regiones de nuestro país. Este enfoque no solo es realista, sino también hasta ahora el más eficaz para resolver el problema de aumentar la resistencia de las agrocenosis intensivas a las fluctuaciones climáticas (sequías, vientos cálidos, heladas, heladas, temporadas de crecimiento cortas, etc.).
Para aumentar la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental de las variedades y agrocenosis, la aptitud general y específica juega un papel importante, caracterizando su capacidad para utilizar eficazmente condiciones ambientales favorables y/o resistir los efectos de factores estresantes abióticos y bióticos. Además, como ya se señaló, la productividad potencial general y la sostenibilidad ambiental no pueden reducirse a la suma de las correspondientes adaptaciones específicas, sino que son propiedades integradoras de la planta y de la agrocenosis en su conjunto. Además, estabilidad general puede debilitarse o, por el contrario, fortalecerse debido a una u otra estabilidad específica, y entre diferentes tipos este último puede tener correlaciones tanto positivas como negativas.
Esto puede estar respaldado por datos de Briggle y Vogel sobre variedades de trigo enano de alto rendimiento y ampliamente adaptadas del noroeste del Pacífico que no eran aptas para el cultivo en las condiciones áridas de las Grandes Llanuras, así como información de Quisenberry y Roark sobre variedades de algodón. que utilizan eficientemente el agua en niveles óptimos en ambientes húmedos, pero no exhiben esta capacidad bajo estrés hídrico. Seleccione líneas para una amplia adaptación, es decir. Reitz cree que la adaptabilidad a una amplia gama de entornos ambientales significa seleccionar rendimientos mediocres e incluso bajos. Según Matsuo, las variedades con alto potencial de productividad que proporcionan altos rendimientos en condiciones ambientales favorables responden más fuertemente a los cambios en las condiciones ambientales, reduciendo drásticamente los rendimientos en condiciones desfavorables. Según Hurd, en variedades que tienen un sistema radicular bien desarrollado en condiciones ambientales favorables, en condiciones de estrés hídrico, su potencia se reduce significativamente. Los genotipos de cebada caracterizados por una amplia adaptación suelen proporcionar rendimientos intermedios, mientras que los genotipos adaptados a un entorno específico se caracterizan por los valores de productividad más altos. En general, el mayor rendimiento productivo de una variedad o híbrido F1 se puede lograr con su adaptación específica a las condiciones de cultivo. En los casos en que la selección tiene como objetivo maximizar un rasgo particular y finaliza después de que varias generaciones hayan permitido a la población alcanzar su propio equilibrio genético, el rasgo seleccionado intensivamente muy a menudo pierde parte, y a menudo una gran parte, del éxito fenotípico (mejora). ) logrado durante el período anterior de intensa selección.
En el proceso de selección natural y artificial, que se produce a lo largo de todo el fenotipo de una planta, y no según rasgos individuales, su variabilidad asociada es inevitable. Esta situación se da en mayor medida y principalmente para componentes del rendimiento, que suelen ser complejos e integrados en su naturaleza genética y fisiológica-bioquímica, como la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental. Por eso el problema de la relación entre la productividad potencial y la sostenibilidad ambiental de las variedades está adquiriendo una importancia teórica y práctica cada vez mayor.

existe tres componentes principales sistemas agrícolas: clima, suelo, microclima.

Clima ( del griego yipá- inclinación) - régimen climático a largo plazo, determinado por la inclinación de la superficie de la tierra a los rayos del sol. La naturaleza del kilimat en cualquier área está influenciada por la latitud y altitud del área,

su proximidad a una masa de agua (mar, río, lago, pantano, embalse), relieve, cubierta vegetal, presencia de nieve, hielo, contaminación del aire.

La tierra es la capa superficial de la tierra formada como resultado de la destrucción rocas y actividad vital de los organismos vivos (bacterias, hongos, gusanos, etc.).

Los suelos fértiles proporcionan a las plantas nutrientes, agua y al sistema radicular suficiente aire y calor.

La fertilidad del suelo puede ser natural Y adquirido. Fertilidad natural del suelo depende del contenido que contenga humus Y

composición soluciones del suelo.

Humus(del latín. nitiz- tierra, suelo) es humus formado debido a la descomposición de residuos vegetales y animales por microorganismos. El humus tiene un color oscuro. La mayor cantidad se encuentra en chernozem.

Solución de suelo es la humedad contenida en el suelo. Los nutrientes se disuelven en él. Cuanto más rica sea la solución del suelo, más fértil será el suelo.

La acidez del suelo es importante para la fertilidad. Se puede determinar usando análisis químico, dispositivos especiales y cobertura vegetal.

Por composición química los suelos son:

Fuertemente ácido Medio ácido Débilmente ácido Casi neutro Neutro Ligeramente alcalino Alcalino

pH inferior a 4,5 pH 4,6 - 5,0 pH 5,1 - 5,5 pH 5,6 - 6,0 pH 6,1 - 7,0 pH 7,1 - 8,0 pH 8,1-9 ,0

Las plantas agrícolas prefieren un ambiente de solución de suelo que tenga una acidez cercana a la neutralidad (los suelos ácidos se neutralizan agregando calcio y magnesio).

La acidez del suelo está determinada por la composición de la cubierta vegetal:

Suelos ácidos - Barbablanca que sobresale, acedera pequeña, Ivan da Marya, cola de caballo, plátano común, verónica, verónica, verónica de hoja larga, romero rojo, ranúnculo de campo, ranúnculo picante, menta a la izquierda, popovnik, ranúnculo rastrero. Ligeramente acido - manzanilla fragante, pasto de trigo rastrero, prado de trébol, y suelos neutros - trébol rastrero, cardo común, enredadera

Fertilidad adquirida del suelo se logra procesándolo, aplicando fertilizantes, riego, drenaje, que se utiliza en la formación de un agroecosistema, es decir. tierra agricola.

Sin el cuidado adecuado, el suelo se agota y pierde nutrientes gradualmente. Es destruido por el agua y el viento, y la cantidad de microorganismos y gusanos que forman el suelo disminuye. Se compacta, se saliniza, se seca o, por el contrario, se encharca (inunda).

Con un uso adecuado del suelo, su fertilidad se mantiene y aumenta aún más.

Microclima. La elección del uso agrícola de la tierra en una zona determinada depende en gran medida del microclima.

El microclima está formado por: terreno;

Altura de la cubierta vegetal; proximidad a cuerpos de agua;

Radiación térmica de la red de calefacción; ubicación de fábricas y casas;

Contaminación por humo y gases en la atmósfera, etc.

Terreno Se determinan los diferentes calentamientos de las pistas, las características y flujos de aire térmico y frío a lo largo de las pistas y la distribución de velocidades y vientos.

A principios de la primavera, en las laderas del sur comienza un rápido calentamiento y secado del suelo, mientras que en las laderas del norte aún puede haber nieve.

El aire frío se acumula en las depresiones del relieve: allí se observan heladas más frecuentes y significativas, el rocío, las heladas y la niebla se asientan abundantemente.

El terreno tiene una gran influencia en la evaporación y humedad del suelo y del aire. A mayores altitudes, la evaporación es más intensa, por lo que las partes superiores de las laderas son más secas. La cantidad de humedad del suelo aumenta gradualmente hacia el pie de las laderas.

En las cimas y en las laderas de barlovento, la capa de nieve es mucho menor que en el lado de sotavento y en las depresiones del relieve. La forma del relieve tiene una influencia significativa en la intensidad.

destrucción de la cobertura del suelo. Las zonas elevadas, las laderas de barlovento y sur son las más susceptibles a la destrucción.

Altura de la vegetación Y proximidad a cuerpos de agua determinar el régimen de humedad del área.

Radiación térmica de las carreteras. Y Muy cerca de fábricas y casas. tener un impacto significativo en el régimen térmico de la capa de aire del suelo y los suelos y áreas adyacentes.

Fumar Y contaminación atmosférica contribuir a su calentamiento.

Tareas:

1. Familiarícese con el concepto de agrocenosis.
2. Revelar las características ecológicas de las agrocenosis;
3. Formas de aumentar su productividad;
4. Formas ecológicas de aumentar su sostenibilidad y biodiversidad;
5. Fomentar una actitud correcta y solidaria hacia la naturaleza.

Equipo: diagrama de soporte; tarjetas con instrucciones, fotografías de diversas agrocenosis, película en vídeo “Date prisa para salvar el planeta”, libro de texto “Fundamentos de la ecología” Chernova N.M.

durante las clases

I. Repetición de lo tratado:

II. Ir al tema:

Como resultado de la actividad humana surgieron biogeocenosis artificiales.

Rusia es un país con una agricultura desarrollada. Las tierras agrícolas (tierras cultivables, campos de heno, pastos, jardines) ocupan más del 40% de su territorio; todas ellas son agrocenosis.

Las agrocenosis son biocenosis que han surgido en tierras agrícolas. Dé ejemplos de agrocenosis.

III. Mensaje del tema:

Hoy en clase aprenderemos: (refiriéndose al plan escrito en la pizarra).

En el escritorio:

Plan.

1. Signos ecológicos básicos de la agrocenosis.
2. Formas de aumentar la productividad de la agrocenosis.

IV. Aprendiendo nuevas cosas:

Trabajo independiente en grupos.

Te sugiero que descubras los principales signos ecológicos de la agrocenosis.

Trabajamos en grupos.

Para responder, utilice el texto §18 p.117 y la tarjeta de instrucciones. A cada grupo se le ofrece una ilustración (1 gr. - campo de patatas; 2 gr. - huerto de manzanos; 3 gr. - campo de remolacha;)

Preguntas de la tarjeta de instrucciones:

1. ¿Qué agrocenosis se representa?
2. ¿Nombra las especies incluidas en la agrocenosis?
3. Elabora 2 esquemas de circuitos de alimentación (sin olvidar que una persona también puede ser un enlace obligatorio).
4. Sacar una conclusión sobre la estabilidad de la agrocenosis.

V. Conclusión:

Basándonos en lo dicho, sacaremos una conclusión.

Cuelgo el diagrama de soporte en el tablero:

Como resultado, surgieron agrocenosis. actividad económica persona.

1. Contienen pocas especies.
2. Se distinguen por cortocircuitos.
3. Estos son sistemas inestables. Se componen de un pequeño número de especies. La inestabilidad de la agrocenosis se debe a que los mecanismos de protección de las plantas cultivadas son más débiles que los de las especies silvestres.

VI. Formas de aumentar la productividad de la agrocenosis.

El hombre se esfuerza constantemente por aumentar la estabilidad de la agrocenosis, aumentar la productividad, es decir. obtener una mayor cosecha de productos.

¿Piensa en cómo se logra esto? ¿Qué hace una persona para aumentar el rendimiento?

(Respuestas de los estudiantes).

Entonces, una persona gasta energía adicional: aplica fertilizantes, cultiva el suelo, riega, combate plagas, rota cultivos, es decir. aplica rotaciones de cultivos. Hoy en la lección nos familiarizaremos con ciertas técnicas agrícolas para aumentar la productividad de la agrocenosis. Cada grupo recibió tarea. Se propuso averiguar (tareas para grupos):

1. Pesticidas. Pros y contras del uso de pesticidas. Método biológico de control.
2. ¿A qué conduce el uso de fertilizantes minerales? ¿Hay una salida?
3. Monocultivos. Rotaciones de cultivos.

Cada grupo informa sobre el trabajo realizado. Se extrae una conclusión para cada mensaje.

VII. Conclusiones:

1) Uno de los más tendencias modernas V agricultura.: preservación diversidad de especies. Una persona debe esforzarse por mantener la diversidad. Los organismos del suelo responsables de los procesos de formación del suelo, mantienen el ciclo de las sustancias mediante la rotación adecuada de cultivos y la introducción de fertilizantes orgánicos en el suelo.

Pregunta: ¿Qué métodos agrícolas son antiecológicos, es decir? ¿dañino?

2) muchos métodos modernos La producción agrícola industrial es antiecológica, es decir, dañina.

Estos son: a) Monocultivos.

b) Aplicación de pesticidas.

c) Grandes dosis de fertilizantes minerales.

Esta lista continúa: pastoreo excesivo del ganado, arado inadecuado de los campos, uso de equipo pesado.

¿Por qué son dañinos? Contribuyen a la acumulación de sustancias tóxicas en el suelo, el agua y a la acumulación de venenos en plantas y animales. Actualmente, la gente es cada vez más consciente del daño de estos métodos y los abandona, pasando a prácticas agrícolas respetuosas con el medio ambiente y métodos para aumentar la fertilidad. .

VIII. Sugiero ver la película y responder a la pregunta: ¿qué métodos agrícolas ecológicos se utilizan para aumentar la productividad de las agrocenosis?

Presentación de la película. "Date prisa para salvar el planeta".

Trabajar en cuadernos. Completando la tabla.

IX. Resumen de la lección.

Preguntas para estudiantes:

1. Lo que resulta del uso de estos métodos ecológicos u orgánicos.
2. Cual es el resultado?

(El resultado de estos métodos: productos puros, sin impurezas químicas. Tierra limpia, recursos naturales preservados, cosecha estable durante varios años).

Conclusión:

El uso racional de los recursos naturales en la agricultura incluye:

• obtener un alto rendimiento manteniendo la fertilidad del suelo;
• producción de productos respetuosos con el medio ambiente;
• sin contaminación del suelo, agua, atmósfera, animales, plantas;

Que el lema en la vida de una persona sea: "Trabajar con la naturaleza y para la naturaleza es un pasaporte al futuro".

“Si estamos destinados a respirar el mismo aire
Unámonos todos para siempre,
salvemos nuestras almas
Entonces nosotros mismos sobreviviremos en la Tierra”.
(N. Starshinov)

X. Tarea: Preguntas - discusiones.

INTRODUCCIÓN

Tipos de agroecosistemas

Relación de organismos en sistemas agrícolas.

Las plantas cultivadas como componente del sistema agrícola.

Características del ciclo de sustancias en agroecosistemas.

Formas de aumentar la productividad de los agroecosistemas

Bibliografía

INTRODUCCIÓN

La agricultura transforma significativamente los sistemas naturales. Como resultado, se formaron diversas formaciones agrícolas antropogénicas (tierras cultivables, jardines, prados, pastos, etc.), que ocuparon aproximadamente un tercio de la tierra, incluidas casi 1,5 mil millones de hectáreas de tierra cultivable.

A la luz de los conceptos modernos del agroecosistema (agrobiogeocenosis): biogeocenosis secundarias modificadas por el hombre que se han convertido en unidades elementales importantes de la biosfera; se basan en comunidades bióticas creadas artificialmente, generalmente agotadas en especies de organismos vivos. Estas comunidades están formadas y reguladas por personas para la obtención de productos agrícolas. Los agroecosistemas se caracterizan por una alta productividad biológica y el predominio de una o varias especies seleccionadas (variedades, razas) de plantas o animales. Los cultivos y los animales criados están sujetos a tratamientos artificiales, y no seleccion natural. Como sistemas ecológicos, los agroecosistemas son inestables: tienen una capacidad débil de autorregulación, sin el apoyo humano se desintegran rápidamente o se vuelven salvajes y se transforman en biogeocenosis naturales (por ejemplo, tierras recuperadas del mar en pantanos, plantaciones forestales en bosques).

Los agroecosistemas con predominio de cultivos de cereales existen no más de un año, pastos perennes - 3...4 años, cultivos frutales - 20...30 años, y luego se desintegran y mueren. En la zona esteparia existen cinturones forestales de refugio, que son elementos de agroecosistemas, desde hace al menos 30 años. Sin embargo, sin el apoyo humano (raleo, adiciones), gradualmente se “vuelven salvajes”, convirtiéndose en ecosistemas naturales o mueren. El tipo predominante de agroecosistemas son las fitocenosis artificiales: cultivadas (prados y pastos explotados sistemáticamente); semicultivados (plantaciones artificiales no reguladas permanentemente - prados perennes sembrados); culturales (plantaciones perennes, cultivos de campo y de jardín permanentemente regulados); cultivados intensivamente (cultivos de invernadero e invernadero, hidroponía, aeroponia y otros que requieren la creación y mantenimiento de condiciones especiales de suelo, agua y aire). La gestión del agroecosistema se realiza desde el exterior y está subordinada a objetivos externos.

1.
Tipos de agroecosistemas

Los agroecosistemas, al igual que los ecosistemas naturales, están compuestos de muchos componentes biológicos, físicos y químicos interrelacionados.

La falta de una clasificación generalmente aceptada de los agroecosistemas se compensa en cierta medida con la tipificación de las estructuras agrícolas utilizada por la FAO. Según esta tipificación se identifican cinco tipos de uso del suelo, para cada uno de los cuales se clasifican los agroecosistemas:

1. Uso de la tierra agrícola o de campo: agroecosistemas de secano y regadío (rotación de cereales, legumbres, forrajes, hortalizas, melones, cultivos industriales y medicinales).

2. Uso de la tierra de plantaciones y jardines: agroecosistemas de plantaciones (arbusto de té, cacao, cafeto, caña de azúcar), agroecosistemas de jardines (huertos, campos de bayas, viñedos).

3. Uso de la tierra de pastos: agroecosistemas de pastos (pastos lejanos: tundra, desierto, montaña; pastos forestales; pastos mejorados; campos de heno; prados cultivados).

4. Uso mixto de la tierra: agroecosistemas mixtos, caracterizados por una proporción igual y una combinación de varios tipos de uso de la tierra, así como procesos para la obtención de productos biológicos tanto primarios como secundarios.

5. Uso de la tierra para la producción de productos biológicos secundarios - ecosistemas agroindustriales (territorios de producción intensiva “industrializada” de leche, carne, huevos y otros productos basados ​​​​en los procesos predominantes de suministro de materia y energía al sistema desde el exterior) .

Los agroecosistemas modernos incluyen procesos complejos, material, energético, económico y ambientalmente interconectados para la producción de productos biológicos. Al mismo tiempo, se garantiza la reproducción del potencial de los recursos naturales y el uso eficiente de los subsidios energéticos antropogénicos.

La organización científicamente basada de los agroecosistemas implica la creación de infraestructura natural y económico-natural racional (carreteras, canales, plantaciones forestales, tierras agrícolas, etc.), adecuada a las características del paisaje local y al uso económico del territorio en su conjunto.

2. Relación de organismos en sistemas agrícolas.

organismo agroecosistema agrario

Los componentes del agroecosistema son tierras agrícolas en las que se cultivan cereales, cultivos en hileras, forrajes y cultivos industriales, así como prados y pastos.

Los principales elementos de la agrobiocenosis en los ecosistemas agrícolas son:

1. Plantas cultivadas sembradas o plantadas por el hombre.

2. Malezas que han penetrado en la agrobiocenosis además de la voluntad del hombre y, a veces, en contra de ella.

3. Microorganismos de rizosferas de plantas cultivadas y malezas.

4. Bacterias nódulos en las raíces de las legumbres, que fijan el nitrógeno libre del aire.

5. Hongos formadores de micorrizas en las raíces de plantas superiores.

6. Bacterias, hongos, actinomicetos, algas que viven libremente en el suelo.

7. Animales invertebrados que viven en el suelo y en las plantas.

8.Vertebrados (roedores, pájaros, etc.) que viven en el suelo y en los cultivos.

Diagrama de flujo de la productividad del agroecosistema.

Un agroecosistema tiene productividad biológica o capacidad biológica.

El tamaño de la población de especies individuales dentro de ellas fluctúa debido a cambios constantes en factores abióticos y bióticos. Los factores que influyen en la densidad de población de una especie incluyen Competencia interespecífica por comida y espacio. La competencia interespecífica ocurre principalmente cuando diferentes especies tienen requisitos de condiciones ambientales iguales o similares. Con la creciente falta de medios de subsistencia, la competencia se intensifica. Normalmente, la densidad de población de varios grupos de organismos en un agroecosistema se mantiene en Nivel óptimo. En la agrofitocenosis, la regulación de la densidad de población se manifiesta en forma de competencia intraespecífica de plantas y, como resultado, se establece su densidad relativa óptima en el territorio ocupado. Por ejemplo, el número de plantas de trébol por 1 m2 en el momento de cosechar el cultivo de cobertura es de 400 unidades/m2. El año que viene, al comienzo de la temporada de crecimiento, puede caer a 150-200 unidades/m2, lo que crea las condiciones más favorables para la formación del cultivo. La regulación de la densidad de la cubierta vegetal también se produce bajo la influencia de factores como la densidad de la superficie foliar, expresada a través de índice de superficie de asimilación. La competencia se intensifica con altas densidades de superficie foliar. Como no todas las plantas reciben suficiente luz, las más débiles quedan suprimidas. En consecuencia, se observa competencia intraespecífica entre individuos de la misma especie. El tamaño de la población de una especie está limitado por la cantidad de recursos ambientales necesarios para su vida.

La competencia entre plantas entre especies no conduce al desplazamiento completo de una especie menos competitiva. Como proceso de lucha entre plantas cultivadas y malezas, la competencia interespecífica se manifiesta en un agroecosistema abierto. En prados y pastos predomina esta forma de competencia. Las comunidades vegetales aquí se caracterizan por rasgos típicos característicos de este territorio. Los cultivos de plantas cultivadas en agrofitocenosis son la única fuente de alimento para herbívoros e insectos fitófagos. Durante los períodos favorables para el crecimiento de las plantas, las poblaciones de productores pueden aumentar de forma pronunciada y rápida. La reproducción masiva de herbívoros e insectos fitófagos suele causar grandes daños a los cultivos agrícolas. La regulación natural del número de herbívoros e insectos fitófagos y llevar sus poblaciones a un umbral económicamente inofensivo mediante el uso de sus enemigos depredadores naturales es difícil y no siempre da buenos resultados. De ahí que en la práctica agrícola la intervención artificial y la regulación del número de fitófagos se lleve a cabo mediante el uso de varios remedios artificiales.

Bajo la influencia de los fitófagos, la disminución de la productividad de las plantas no siempre es proporcional a la cantidad de alimento que consumen, su predominio o biomasa, sino que se debe a la naturaleza del daño a los autótrofos, su edad y condición. Por ejemplo, si un fitófago ataca una planta joven, en algunos casos causa más daño que cuando se alimenta de plantas adultas (pulgas crucíferas, etc.). Por el contrario, en otros casos, las plantas jóvenes tienen más éxito a la hora de compensar los daños mediante la producción de nuevos brotes o un crecimiento más intensivo de brotes sanos que las plantas que sufrieron posteriormente. A menudo, el daño causado por los animales se equilibra con los beneficios que aportan. Por lo tanto, cuando alimentan a sus crías, las grajos destruyen las plagas de los cultivos agrícolas y, al mismo tiempo, pueden causar daños al dañar las plántulas de cultivos de maíz y cereales.

La originalidad de la pirámide ecológica, en cuya cima se encuentra el hombre, es una característica específica de cualquier agroecosistema. En los agroecosistemas, la composición de especies de plantas y animales se agota. Los ecosistemas agrícolas tienen pocos componentes. Pocos componentes son también una de las características de un agroecosistema.

3. Las plantas cultivadas como componente del sistema agrícola.

Una planta cultivada es el componente principal no solo del sistema ecológico, sino también del socioeconómico. La siembra de cultivos agrícolas, forrajes y hierbas medicinales es, ante todo, un orden social para satisfacer las necesidades de las personas de tal o cual producto de origen vegetal: alimentos, piensos, materias primas para la industria, etc. un producto de la naturaleza, pero también un objeto del trabajo humano. Por tanto, su crecimiento y desarrollo están determinados por factores tanto naturales como antropogénicos.

Actualmente se cultivan unas 4.000 especies de plantas. La mayoría de las veces se siembran plantas cultivadas, con menos frecuencia se siembran plantas silvestres.

A pesar de la variedad relativamente grande de plantas cultivadas, las más extendidas entre los agricultores son las siguientes (según Zlobin):

plantas anuales de primavera: se cultivan más ampliamente y tienen una temporada de crecimiento de varias semanas a varios meses;

plantas anuales de invierno: sembradas en otoño y recolectadas a mediados del verano del año siguiente;

bienales: a menudo se cultivan como cultivos anuales;

hierbas perennes;

árboles y arbustos, algunas de sus especies (por ejemplo, algodón) se cultivan como anuales.

Como regla general, se cultivan cultivos de alto rendimiento. El arroz, el trigo, el maíz, las patatas, la cebada, las batatas, la mandioca, la soja, la avena, el sorgo, el mijo, la caña de azúcar, la remolacha azucarera, el centeno y el maní están muy extendidos en todo el mundo. La flora cultural de la CEI se compone de más de cincuenta especies. Las semillas de plantas silvestres se utilizan relativamente raramente, principalmente en la creación de prados, pastos y plantaciones de hierbas medicinales.

Las plantas cultivadas ocupan un lugar central en la agrofitocenosis. Ellos, según M.V. Markov, son el componente principal, el núcleo de este sistema biológico. Las plantas cultivadas tienen la influencia más fuerte, a menudo dominante, sobre la agrofitocenosis. La planta dominante no es solo un componente de la fitocenosis, sino también un factor ambiental importante que tiene un impacto multifacético en el medio ambiente y la situación ecológica en la agrobiogeocenosis. Por tanto, el dominante recibió el título de “edificador”. Sin embargo, algunos autores se oponen a la introducción de este término, ya que el efecto edificante de las plantas cultivadas es mucho menos pronunciado que el de las silvestres y, en ocasiones, puede no manifestarse en absoluto en las agrofitocenosis. Quizás el término “edificador” no sea del todo apropiado, pero está bastante extendido en la agrobiogeocenología.

Un tipo de planta cultivada (por ejemplo, trigo, centeno o maíz) se introduce con mayor frecuencia en la agrobiogeocenosis como edificante dominante. Los cultivos mixtos de dos o más especies (condominantes) (arveja con avena, una mezcla de hierbas de varios componentes) son relativamente raros. A veces se siembran dos o más variedades de la misma especie vegetal, es decir, se crea una siembra diferenciada de una sola especie (según Markov) o conjunta (según Yurin).

Las formas de influencia edificatoria de las plantas dominantes (y condominantes) son variadas. Los edificantes cambian el microclima de la agrobiogeocenosis y afectan las propiedades fisicoquímicas de los suelos y la humedad del suelo. Al liberar sustancias biológicamente activas, los edificantes influyen significativamente en la flora y fauna de la agrobiogeocenosis. Las plantas sembradas influyen en el medio ambiente liberando metabolitos. Entre los metabolitos, las colinas (agentes de influencia de las plantas superiores sobre las superiores) y los fitoncidas (agentes de influencia de las plantas superiores sobre las inferiores) desempeñan un papel edificante importante en la fitocenosis. El papel educativo de los dominantes (y condominantes) de la agrofitocenosis deberá estudiarse exhaustivamente en el futuro.

El papel edificante de las plantas cultivadas de diferentes especies no es el mismo. Según el grado de influencia edificatoria decreciente, según N. E. Vorobyov, se pueden ubicar en la siguiente fila: pastos perennes, cereales de invierno, cereales de primavera, legumbres, cultivos en hileras de primavera (girasol, patatas, maíz), melones, hortalizas.

Según sus propiedades edificantes, es decir, según su capacidad para influir en el medio ambiente, V.V. Tuganaev divide las plantas cultivadas en tres grupos.

El primer grupo incluye fuertemente edificante plantas. Estas incluyen plantas de siembra continua, que forman un rodal de césped, cuya cobertura proyectiva es aproximadamente del 100%. Este grupo también incluye plantas altas (hasta 3 m) y de tamaño mediano, pero que se desarrollan rápidamente en primavera (centeno de invierno, colza, arveja, girasol para ensilaje).

El segundo grupo consiste medio edificatorio plantas. Estos incluyen plantas de siembra continua y en hileras de primavera, bastante altas, con una cobertura proyectiva del 70-80%, que en su mayoría se desarrollan rápidamente después de la emergencia (granos de primavera, incluido el arroz), cultivos en hileras (algodón, maíz, trigo sarraceno, soja).

El tercer grupo está formado débilmente edificante plantas. Entre ellas se incluyen algunas plantas que se desarrollan lentamente tras la emergencia y con una cobertura proyectiva no superior al 50%: melones, hortalizas, guisantes, etc.

Esta clasificación, que refleja el grado de influencia edificatoria de los cultivos agrícolas, se puede utilizar para evaluar las agrobiogeocenosis.

Actuando como edificantes dominantes, las plantas cultivadas determinan la estructura y función de las agrobiogeocenosis y la composición de sus componentes. Afectan significativamente el estado de las plantas acompañantes (malezas, etc.).

Multifacético actividad productiva el ser humano realiza ajustes notables en los procesos de intercambio de masa y energía, afectando y cambiando sus características territoriales y temporales. Los agroecosistemas, por supuesto, están involucrados en estos cambios (y a veces en gran medida), contribuyendo, en particular, a la apertura de los ciclos de sustancias, etc. Así, debido a la apertura del ciclo del nitrógeno, bajo la influencia de la quimización de los agroecosistemas del planeta, se acumula en el agua y el suelo y no regresa a la atmósfera aproximadamente 10 millones de toneladas de este elemento. El exceso de nutrientes es la causa de la contaminación de las aguas naturales, el desarrollo de procesos indeseables en los suelos, etc. La alteración de los ciclos naturales de las sustancias no es la única consecuencia de la intervención humana en los ciclos naturales. La agricultura cambia la intensidad y las trayectorias de su movimiento en el ciclo de sustancias y flujos de energía. Particularmente peligrosa es la participación en el ciclo de sustancias sintetizadas artificialmente, incluidos los xenobióticos.

Dentro de las áreas territoriales bajo la influencia de agroecosistemas emergentes y en funcionamiento, existen características específicas del desarrollo y movimiento de flujos migratorios de sustancias, que afectan de manera diferente el estado de los complejos naturales y sus componentes y requieren soluciones atípicas al considerar situaciones ambientales específicas. .

Todos los ecosistemas funcionan sobre la base del paso de ciclos biogeoquímicos, procesos naturales universales establecidos evolutivamente. De acuerdo con los principios de la homeostasis, los cambios notables en cualquiera de los componentes funcionales que forman el ecosistema pueden servir como causa fundamental de cambios significativos en otros componentes; en este caso, se altera la estructura interna anterior del sistema (composición de comunidades vegetales y animales, predominio de materia orgánica, etc.). La estabilidad del ecosistema se mantiene incluso si cambia a nuevo nivel homeostasis. Si alguno de los componentes funcionales queda excluido o se vuelve ineficaz, el ecosistema puede colapsar bajo la influencia de factores abióticos, como la erosión.

Lograr el funcionamiento estable de los agroecosistemas y prevenir la aparición y desarrollo de procesos de degradación requiere un trabajo constante y enfocado: comprensión científica de las características de la producción biológica, formación de direcciones apropiadas para las actividades prácticas. Es de fundamental importancia una evaluación comparativa de las propiedades de los sistemas naturales y cultivados. En el futuro, las propiedades de las formaciones artificiales deben garantizarse lo más cerca posible de las propiedades de las naturales; esto es, en esencia, a lo que deben reducirse las decisiones agroecológicas basadas en tener en cuenta las características del intercambio de masa y energía en los agroecosistemas. .

El proceso de producción de un agroecosistema depende no de factores abióticos que actúan por separado (ubicación, radiación solar, régimen térmico e hídrico, nutrición mineral, etc.), factores bióticos y antropogénicos, sino simultáneamente de todo su complejo (el vector resultante de combinaciones complejas de interfactores). interacciones). La productividad del agroecosistema está asegurada por la intensidad y dirección de los procesos metabólicos y la transferencia de energía entre el cultivo y el entorno natural, que están bajo control humano. El nivel ecosistémico de la organización biológica de los agroecosistemas depende en última instancia de la calidad del manejo y del grado de su conformidad natural.

5. Formas de aumentar la productividad de los agroecosistemas

La superficie de la tierra está representada por una gran variedad de ecosistemas naturales y transformados (antropógenos). Una propiedad común a cada uno de ellos es la autotrofia como resultado de la fotosíntesis bajo la influencia de un flujo unidireccional de energía solar que pasa a través de sustancias y organismos vivos de ecosistemas tanto naturales como modificados.

Para una planta, los componentes del flujo total de energía solar son de gran importancia: debido a cambios espaciotemporales, influyen en el curso de los procesos fisiológicos, etc.

Para todos los objetos vegetales, la acumulación de energía va acompañada de la formación o acumulación de biomasa, que sirve como material estructural para la formación de órganos vegetales y material energético para la biosíntesis, asegurando la existencia no solo de una planta individual, sino también de toda la planta. estructura biológica compleja.

El crecimiento y desarrollo de las plantas como proceso organoformativo y el proceso de producción de biomasa comienzan después de la formación del sistema óptico-fotosintético de la hoja y la posterior implementación de reacciones de fotosíntesis. Este es el único proceso en la Tierra durante el cual la acumulación y transformación de la energía de sustancias inorgánicas simples en energía de enlaces químicos de sustancias orgánicas está garantizada por la absorción de la energía de una fuente natural, la energía radiante del Sol.

La mayor productividad de un agroecosistema (así como de un ecosistema), es decir, la máxima acumulación de biomasa en forma de diversos órganos vegetativos y reproductivos de especies de plantas cultivadas, está determinada por la adaptabilidad del aparato óptico a la energía solar. Uno de los signos de tal adaptación es la acumulación máxima de energía, es decir, biomasa, por parte de una planta por unidad de tiempo. Siempre que no se limiten otros factores ambientales que aseguran el proceso de fotosíntesis, el 95...97% de los compuestos orgánicos representados por la biomasa vegetal se forman debido a la energía luminosa absorbida. En este caso, por supuesto, parte de la energía se gasta en respirar.

Para maximizar el uso de la energía entrante, los ecosistemas han desarrollado una serie de propiedades adaptativas (por ejemplo, diversidad de composición de especies). Los agroecosistemas deben crearse por analogía, ya que estos últimos tienen la misma base fundamental para la producción de productos biológicos. Al respecto, es interesante recordar que los agricultores mayas lograron desarrollar variedades de maíz, leguminosas y calabazas de alto rendimiento, y la técnica manual de cultivar una pequeña parcela forestal y la combinación de varios cultivos (maíz y frijol) en uno El campo permitió mantener su fertilidad durante mucho tiempo y no requirió cambios frecuentes de área.

La creación de combinaciones altamente productivas de cultivos agrícolas es una de las formas reales y efectivas de aumentar la productividad y la eficiencia de costos en los agroecosistemas. Los cultivos mixtos y conjuntos se pueden utilizar en agroecosistemas con un alto nivel de mecanización del trabajo. Los cultivos agrícolas se siembran en franjas o hileras alternas y también entre hileras de cereales. En zonas de clima templado se utilizan diversas combinaciones de cultivos: guisantes y soja con avena y maíz, soja y frijoles con maíz, soja con trigo, guisantes con girasol, colza con maíz. Con la selección óptima de los componentes de cereales y leguminosas, la productividad de los cultivos y el rendimiento de proteínas aumentan significativamente, no sólo debido a los granos de leguminosas, sino también al aumentar el contenido de proteínas en los granos de cereales, que utilizan el nitrógeno fijado por el cultivo de leguminosas.

Numerosos estudios realizados por científicos nacionales y extranjeros han precisado las propiedades ópticas de casi 1.500 especies de plantas (mesófitas, xerófitas, higrófitas y suculentas de formas herbáceas, arbustivas y arbóreas) y han obtenido la curva de absorción espectral media de la energía radiante. Según la distribución establecida, la menor absorción de energía radiante por una lámina “media” (hasta un 20%) se observa en el rango de longitud de onda 0,75... 1,30 micrones, y la más alta (70% o más) en el rango de 0,30 ...0,70; 1,80...2,10 y 2,23...2,50 micras. El balance energético de los ecosistemas, que varía según la zona climática, determina objetivamente la formación de la adaptación de los ecosistemas a la absorción "óptima" de energía radiante, que es posible en condiciones específicas. La adaptabilidad del balance energético del ecosistema, correspondiente a los costes energéticos para el intercambio de calor y la transpiración, determina en todas partes la eficiencia de producción de las formaciones cenóticas tanto naturales como artificiales. Las características energéticas de varias zonas naturales del planeta nos permiten distinguir 5 tipos principales (globales) de agroecosistemas.

El tipo tropical se caracteriza por un alto aporte de calor, lo que favorece una vegetación continua. La agricultura se basa principalmente en el funcionamiento de agroecosistemas con predominio de cultivos perennes (piña, plátano, cacao, café, algodón perenne, etc.). Los cultivos anuales producen varias cosechas al año. Las características de este tipo de sistema agrícola incluyen la necesidad de una inversión continua de energía antropogénica en relación con la realización constante de trabajos de campo durante todo el año. Los agroecosistemas de este tipo se caracterizan por la virtual equivalencia de procesos naturales y antropogénicos de intercambio de masa y energía.

En los agroecosistemas subtropicales, la intensidad de los flujos antropogénicos de sustancias y energía es menor; Aparece la discreción y dispersión de estos flujos. Básicamente, hay dos estaciones de cultivo: verano e invierno. Crecen plantas perennes que tienen un período de inactividad bien definido (uvas, Nuez, té, etc.). Las plantas anuales de verano están representadas por maíz, arroz, soja, algodón, verduras, etc.

Los agroecosistemas templados se caracterizan por una sola temporada de crecimiento (verano) y un largo período (“inactivo”) de latencia invernal. En primavera, verano y la primera mitad de otoño se produce una necesidad muy elevada de inversión de energía antropogénica.

La agricultura en los agroecosistemas polares es de naturaleza focal. Los agroecosistemas están significativamente limitados geográficamente y por los tipos de cultivos que se cultivan (hortalizas de hoja, cebada, algunos tubérculos, patatas tempranas).

No existen agroecosistemas de tipo ártico en terrenos abiertos. El cultivo de plantas cultivadas está excluido debido a las bajísimas temperaturas de la época cálida: en los meses de verano se producen largas olas de frío con temperaturas negativas. Es posible utilizar terreno cerrado.

En el territorio de Rusia predominan los agroecosistemas templados. Al organizar los agroecosistemas, es importante garantizar un uso más eficiente de la energía radiante.

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El estado de la agricultura en Rusia y en el mundo se caracteriza por una tendencia constante hacia un aumento exponencial del costo de la energía insustituible por cada unidad adicional de producción (incluidas las calorías de los alimentos), un peligro cada vez mayor de contaminación global y destrucción de la ambiente natural, así como una alta dependencia del tamaño y la calidad de la cosecha de los efectos de factores estresantes abióticos y bióticos. Mientras tanto, el uso generalizado de medios tecnogénicos en la segunda mitad del siglo XX creó la ilusión de un supuestamente alto grado de protección de los agroecosistemas contra las fluctuaciones climáticas. Al mismo tiempo, no se tuvo en cuenta que aumentar la productividad potencial de las agrocenosis y su resistencia a factores estresantes abióticos y bióticos resultan ser tareas cualitativamente diferentes y, hasta cierto punto, independientes. Se sabe que bajo la influencia de estresores abióticos (temperatura, agua, edáfico, etc.), los mayores daños los causan variedades e híbridos con alta productividad potencial, que, en comparación con los extensivos, suelen ser más sensibles a las condiciones desfavorables, y aún más extremas, las condiciones ambientales.
La acción de factores estresantes abióticos y bióticos es la razón principal de diferencias de 2 a 3 veces o más entre el rendimiento potencial y el rendimiento real de los cultivos agrícolas. Además, cuanto peores son las condiciones edafoclimáticas y climáticas de la región, menor es el nivel de equipamiento tecnológico de las explotaciones agrícolas y mayor es la diferencia indicada. Tenga en cuenta que la eficacia del uso de mejoradores, fertilizantes, irrigación, pesticidas y otros factores tecnogénicos también depende en última instancia de la sostenibilidad ambiental de los agroecosistemas y los paisajes agrícolas. Además, la estabilidad ecológica de las plantas también es importante en condiciones ambientales controladas (por ejemplo, sólo la "resistencia a la sequía" de los cultivos irrigados les permite resistir los vientos secos; los cultivos de hortalizas en invernaderos deben protegerse de los efectos de los factores estresantes bióticos, etc. ). La sostenibilidad ambiental es también la condición principal para la promoción de cultivos agrícolas económicamente viables en zonas agrícolas desfavorables en términos de suelo y condiciones climáticas. Se sabe que la alta dependencia de la producción agrícola de los caprichos del clima conduce a consecuencias negativas en toda la cadena de vínculos intersectoriales (producción de piensos, ganadería, industria procesadora) e interregionales en el complejo agroindustrial, agravando significativamente el problema de abastecer rítmicamente a la población de alimentos y a la industria de materias primas.
El estado de estabilidad o equilibrio dinámico de un agroecosistema implica mantener un cierto nivel de su productividad en diferentes condiciones, incl. condiciones ambientales extremas. Al mismo tiempo, los indicadores de conservación de la dinámica poblacional de diversas especies de fauna y flora, así como los ciclos biogeoquímicos, se mantienen bastante constantes en el tiempo y el espacio. La ventaja de los ecosistemas sostenibles en un estado de equilibrio dinámico se manifiesta en su capacidad para utilizar de manera más eficiente los recursos ambientales y acumular. mayor número biomasa por unidad de área durante la temporada de crecimiento y por unidad de tiempo.
La estrategia de intensificación adaptativa de la producción agrícola se centra en un nivel de riesgo ambiental, económica, moral y psicológicamente aceptable (aceptable). Las etapas más importantes de su determinación son la identificación de los mecanismos y la naturaleza del peligro, así como la evaluación de la probabilidad de que ocurra, teniendo en cuenta la adopción de medidas preventivas. Actualmente, para ello se utilizan ampliamente las disposiciones básicas de la teoría de los desastres, según las cuales la protección contra ellos puede ser activa y pasiva, preventiva y reparadora. En este sentido, se distingue entre previsiones anuales, estacionales y de corto plazo, así como información operativa sobre próximos eventos. Por ejemplo, las medidas para prevenir los efectos nocivos de la sequía incluyen la macrozonificación agroecológica de cultivos y plantaciones; selección de cultivos y variedades resistentes a la sequía (híbridos); preservación de las reservas de humedad mediante vapor, mulching, uso de cortinas y cinturones forestales, construcción de estructuras de riego, etc.
Incrementar la sostenibilidad ambiental de los agroecosistemas y paisajes agrícolas es la principal reserva crecimiento sostenible su productividad, eficiencia energética y de recursos, seguridad medioambiental y rentabilidad. Además, los modernos métodos químico-tecnogénicos para intensificar la producción agrícola son sólo en pequeña medida capaces de aumentar la resistencia de las agrocenosis a los "caprichos" del clima. Además, las altas dosis de fertilizantes nitrogenados, el riego, la uniformidad de las especies y la densidad de cultivos suelen reducir la sostenibilidad ecológica de los agroecosistemas. Con las tecnologías existentes, alrededor del 50-60% del nitrógeno, el 70-80% del fósforo y más del 50% de los fertilizantes potásicos, se pierden hasta el 60-90% del agua de riego, contaminando el medio ambiente y la tasa y escala del agua y La erosión eólica en condiciones de agricultura intensiva en tecnología en la mayoría de los países ha alcanzado niveles catastróficos. Como resultado, a medida que aumenta el rendimiento potencial de los agroecosistemas, su resistencia a los factores ambientales estresantes generalmente disminuye, y la variabilidad en el tamaño absoluto y la calidad de la cosecha está cada vez más determinada por el clima más que por factores agrotécnicos. No es casualidad que incluso en los países con el nivel más alto de intensificación tecnogénica de la agricultura, la variabilidad año tras año del rendimiento absoluto de muchos cultivos dependa entre un 30% y un 80% de las “variaciones” del clima. Así, en el estado de Illinois (EE.UU.), el coeficiente de correlación promedio entre el rendimiento del maíz y los factores climáticos es de 0,88. Se muestra que el componente climático de la variabilidad en los rendimientos del trigo de invierno en los países de la CEI varía hasta un 30% en Ucrania y el Cáucaso Norte hasta un 60%, en las regiones nororiental y oriental de Rusia la variabilidad interanual en los rendimientos de los cultivos de cereales supera 25%.
Anteriormente se señaló que sólo el 10% de la tierra cultivable del mundo está libre de factores de estrés, alrededor del 20% está sujeta a estrés mineral, el 26% a la sequía y el 15% a las bajas temperaturas. Los suelos ácidos (concentraciones tóxicas de iones de aluminio o manganeso) representan el 40% de la tierra cultivable del mundo. Es el efecto de los factores estresantes abióticos la razón principal por la que sólo se obtiene entre el 25 y el 30% del rendimiento potencial del cultivo. La eliminación completa de los efectos de los factores estresantes abióticos mediante la recuperación tecnogénica del medio ambiente suele resultar económicamente no rentable o técnicamente inviable.
Los factores más importantes que determinan la baja sostenibilidad ecológica de los agroecosistemas modernos incluyen el agotamiento de su composición de especies, la homogeneidad genética cada vez mayor de variedades e híbridos, así como la uniformidad de los paisajes agrícolas. Así, en las regiones semiáridas del mundo, alrededor del 90% de la producción total de cereales proviene de sólo cuatro cultivos: trigo, cebada, sorgo y mijo. La tendencia a reducir la diversidad de especies no solo no contribuye a aumentar la utilidad de la estructura nutricional, sino que tampoco es adaptativa desde el punto de vista del uso más efectivo del suelo, las condiciones climáticas y climáticas están distribuidas de manera desigual en tiempo y espacio, así como aumentar la sostenibilidad ambiental de los agroecosistemas y paisajes agrícolas. Se sabe que cada especie y variedad de plantas tiene sus propias condiciones ambientales óptimas para el normal funcionamiento del aparato fotosintético (temperatura, pH del sustrato, contenido de N, P, K en el suelo, etc.). Si las plantas de tipo C4 (maíz, sorgo, caña de azúcar, etc.) se adaptan mejor a zonas con altas temperaturas (temperatura más alta óptima para la fotosíntesis), entonces las plantas de tipo C3 (remolacha, girasol, zanahoria, etc.) proporcionan una alta productividad. en regiones con temperaturas más bajas y cultivos mejor ventilados. Además diferentes tipos Las plantas cultivadas en la misma zona edafoclimática tienen valores significativamente diferentes de los componentes climáticos y meteorológicos de la variabilidad del rendimiento. Por este motivo, una mayor variedad de cultivos, especialmente aquellos seleccionados según el principio de compensación mutua, garantiza una mejor preadaptación y, en consecuencia, una mayor fiabilidad medioambiental de los sistemas de producción de cultivos.
Numerosos datos confirman que la intensificación predominantemente químico-tecnogénica y especialización estrecha Las granjas suelen ir acompañadas de la destrucción de elementos naturales del paisaje, una disminución de la diversidad de biotopos naturales y la desaparición de muchas especies de plantas y animales. Al mismo tiempo, el uso generalizado de pesticidas altera el equilibrio ecológico en los agroecosistemas y en la mayoría de los casos conduce a la aparición de razas de patógenos más agresivos y virulentos, así como a una mayor nocividad. especies individuales insectos y malezas. La destrucción de insectos debe realizarse de manera oportuna.
Todo esto reduce drásticamente no solo la eficacia del uso de factores tecnogénicos, sino también las reservas de humedad disponible (aumenta la probabilidad de sequías), el nivel de biogenicidad del suelo, la tasa de desintoxicación microbiológica de los pesticidas, etc. Debido al agua, el viento y la erosión provocada por el hombre, la diversidad de los campos en términos de fertilidad del suelo aumenta, sus propiedades físicas del agua se deterioran drásticamente, lo que también aumenta significativamente la dependencia del tamaño y la calidad de las cosechas de los "caprichos" de la clima.
Así, la intensificación de la agricultura, actualmente más extendida y predominantemente químico-tecnógena, está en evidente contradicción con las leyes evolutivas básicas, así como con el concepto de desarrollo armonioso de la biosfera y la sociedad humana. Incluso los partidarios de una intensificación predominantemente químico-tecnogénica reconocen la crisis de la situación en la agricultura moderna, aunque la clasifican como una “crisis leve”. Un análisis sistemático de las contradicciones de la estrategia existente para intensificar el complejo agroindustrial indica su inutilidad no sólo en términos de ahorro de recursos energéticos y protección del medio ambiente, sino también en el aumento sostenible del potencial productivo de los agroecosistemas, incluida su adaptación a posibles Cambios climáticos globales y locales desfavorables.
Al discutir formas de aumentar la resiliencia de la agricultura nacional ante condiciones ambientales extremas y desfavorables, también merece atención un breve análisis histórico de este problema. Se sabe que el rendimiento medio de los principales cultivos de cereales (centeno, trigo, avena, cebada, etc.) durante el período comprendido entre el siglo XVII y la primera mitad del XIX. en Rusia se mantuvo casi sin cambios, ascendiendo a finales del siglo XVI y principios del XVII. - 4,7; en la primera y segunda mitad del siglo XVIII. 4,8 y 4,9, respectivamente; en la primera mitad del siglo XIX. - 4,7 céntimos/ha. Y sólo en el período 1860-1914. Los rendimientos de cereales en la Rusia europea casi se duplicaron, alcanzando 9-10 c/ha. Cabe destacar que el coeficiente de variabilidad interanual del rendimiento de los principales cultivos de cereales en Rusia prácticamente no ha disminuido en los últimos 100 años. Entonces, en 1883-1911. La variabilidad media de los cultivos de cereales en 50 provincias de la parte europea de Rusia fue del 13,5% para el centeno, el 19,5% para la avena, el 23,7 y el 26,9% para el trigo de primavera e invierno, respectivamente. Además, en términos de variabilidad de las cosechas brutas de trigo, Rusia superó a todos los países europeos y a los Estados Unidos, sólo superado por Australia (cuadros 6.143, 6.144, 6.145). Resultó que para Rusia la norma no son las tarifas promedio, sino que se desvían marcadamente de la norma. Si tenemos en cuenta la diferencia en el número de recolecciones por encima y por debajo de la norma, en Rusia se necesita 4,5 veces más tiempo para eliminar la escasez de cultivos que en otros países. El número de colecciones destacadas por cada 10 promedios para diferentes regiones de Rusia varió de 3,5 a 16,7, el número de colecciones fenomenales, de 0 a 50, y en promedio, 5. La intensidad de las fluctuaciones creció del norte y del oeste al sur y este. A diferencia de otros países, donde las fluctuaciones tienden de (-) a (+), en Rusia no existe una tendencia clara hacia el aumento de las tarifas.
El mayor daño a los cultivos lo causan las sequías atmosféricas y del suelo, que se observan casi anualmente en el 70% de la superficie de cultivos de cereales. "En la zona de la Tierra No Negra de Rusia", escribió A. Levitsky, "existe desde hace mucho tiempo un dicho popular que dice que "no es la tierra la que da a luz, sino el cielo...". Las sequías más destructivas en Rusia son las de primavera, que duran entre 3 y 12 días. Por eso, incluso las provincias de tierra negra más productoras de cereales, que constituían el "granero" de Rusia, observó con pesar V. Wiener en 1912, en algunos años se alimentan de pan importado. Es típico que en las granjas cercanas la cantidad de precipitación que cae durante el año pueda variar entre 2 y 3 veces. Incluso en un año normal en términos de humedad en las estepas del sur de la región del Volga, debido a la falta de humedad tanto durante la temporada de crecimiento primavera-verano como en otoño, un déficit sistemático en el rendimiento del trigo de invierno es de 5-15 c/ Ja. Teniendo en cuenta diferentes coeficientes de variación del rendimiento de distintos cultivos en las mismas condiciones ambientales, es posible, mediante una adecuada combinación de cultivos, nivelar el rendimiento bruto del grano, aumentando la sostenibilidad de su producción en su conjunto (con diferentes proporciones de cultivos en el cultivo total) (Cuadro 6.146).